Esame 11/9/12

Corso di Laurea in Fisica
Prova scritta di Elementi di Chimica 11/9/2012
Cognome e Nome……………………………………………..N. di Matricola………………………
1) Un composto solido ha la formula KClOx. In seguito a riscaldamento il composto si decompone,
liberando ossigeno e lasciando un residuo solido di cloruro di potassio. Sapendo che dalla
decomposizione di 1,46 g si composto si ottengono 436 ml di ossigeno gassoso misurati a 25°C e alla
pressione di 1,0 atm, calcolare:
a) il peso del residuo solido; b) la formula ed il nome del composto (determinare x).
2) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione:
-
ClO- + I2 + OH- → IO3 + Cl- + H2O
NaClO + I2 + NaOH → NaIO3 + NaCl + H2O
e calcolare i grammi di I2 che reagiscono stechiometricamente con 20,0 ml di soluzione 0,30 M di
NaClO in presenza di un eccesso di NaOH.
3) L’acqua ossigenata in presenza della luce si decompone in acqua ed ossigeno. Calcolare il volume
di ossigeno, misurato a 20°C e a 760 mm Hg, che si può formare dalla decomposizione di 200 g di
soluzione acquosa H2O2 al 30% in peso.
4) Calcolare la concentrazione molare minima di ioni ioduro necessaria alla formazione di un
precipitato da soluzioni contenenti 100 mg/l dei seguenti cationi:
a) Ag+
b) Pb2+
c) Hg 22+
sapendo che i prodotti di solubilità dei corrispondenti ioduri sono rispettivamente:
a) KPS AgI= 8,5 x 10-17
b) KPS PbI2= 8,7 x 10-9
c) KPS Hg2I2= 4,5 x 10-29
5) La f.e.m. della seguente pila a concentrazione è pari a 0,40 V
Pt, H2 p =1,0 atm[H+]=x  CH3COOH 0,10 M; CH3COONa 0,20 M  Pt, H2 p=1,5 atm
Sapendo che per l’acido acetico CH3COOH Ka=1,8x10-5, calcolare il pH della soluzione del
semielemento di sinistra.
6) In un recipiente vuoto è stata introdotta una certa quantità di HI. Successivamente il recipiente
viene riscaldato, finché, ad una data temperatura, avviene la seguente reazione:
2 HI(g) H2 (g) + I2 (g)
e si trova che la pressione totale nel recipiente è 0,50 atm e la pressione parziale di H2 è 0,050 atm.
Calcolare il grado di dissociazione (α) e la costante di equilibrio KP alla temperatura data.
Corso di Laurea in Fisica
Soluzioni Prova scritta di Elementi di Chimica
11/9/2012
1) Un composto solido ha la formula KClOx. In seguito a riscaldamento il composto si decompone,
liberando ossigeno e lasciando un residuo solido di cloruro di potassio. Sapendo che dalla
decomposizione di 1,46 g si composto si ottengono 436 ml di ossigeno gassoso misurati a 25°C e alla
pressione di 1,0 atm, calcolare:
a) il peso del residuo solido;
V= 0,436 l
n O2 =
T=298 K
PVO2
RT
=
gO2= nO2x PMO2= 0,178x32= 0,57 g
1 × 0,436
=0,0178
0,0821 × 298
PMO2= 32 g/mol
gKCl= gKClOx-gO2=1,46-0,57 = 0,89 g
b) la formula ed il nome del composto (determinare x).
KClOx (s)→ KClx (s) + x/2 O2 (g)
PMKCl= PACl= + PACl= 74,55 g/mol nKCl=
n O2
n KCl
=
0,0178
x
=1,5= x=3
0,0118
2
g KCl
0,89
=
=0,0118
PM KCl 75,45
KClO3 clorato di potassio
2) Bilanciare in forma ionica ed in forma molecolare la seguente reazione:
+1
ClO- + 2 e- + H2O → Cl-+ 2OH0
+5
-
I2 + 12 OH- → 2 IO3 + 6 H2O + 10 e-
x5
a
___________________________________________________________
-
5 ClO- + I2 + 2 OH- → 2 IO3 + 5 Cl- + H2O
forma ionica
5 NaClO + I2 + 2 NaOH → 2 NaIO3 + 5 NaCl + H2O
forma molecolare
e calcolare i grammi di I2 che reagiscono stechiometricamente con 20,0 ml di soluzione 0,3 M di
NaClO in presenza di un eccesso di NaOH.
nNaClO= MNaClOxVNaClO=0,3x0,02 = 0,006
PMI2=253,8 g/mol
nI2= 1/5nNaClO=0,0012
gI2= nI2x PMI2= 0,0012x253,8 =0,305 g
3) L’acqua ossigenata in presenza della luce si decompone in acqua ed ossigeno. Calcolare il volume
di ossigeno, misurato a 20°C e a 760 mm Hg, che si può formare dalla decomposizione di 200 g di
soluzione acquosa H2O2 al 30% in peso.
%H2O2=
g H 2O 2
g soluz
× 100 % H 2O2 × g soluz
gH2O2 =
100
PMH2O2= 2 PAH + 2PAO= 34 g/mol
nH2O2=
H2O2 (l) → H2O (l) + ½ O2 (g)
T=293 K
=
g H 2O 2
30 × 200
= 60 g
100
=
PM H 2O2
60
=1,765
34
nO2= ½ nH2O2= 0,882
P=760 mm Hg = 1,0 atm
VO2= nO2
RT
= 0,882 x 0,0821x 293= 21,2 l
P
4) Calcolare la concentrazione molare minima di ioni ioduro necessaria alla formazione di un
precipitato da soluzioni contenenti 100 mg/l dei seguenti cationi:
a) Ag+
c) Hg 22+
b) Pb2+
Sapendo che i prodotti di solubilità dei corrispondenti ioduri sono rispettivamente:
a) KPS AgI= 8,5 x 10-17
b) KPS PbI2= 8,7 x 10-9
c) KPS Hg2I2= 4,5 x 10-29
Si ha formazione di un precipitato quando si raggiunge il prodotto di solubilità
n Ag +
=
g Ag +
a) 100 mg/l = 0,10 g/l
[Ag+]=
AgI(s) Ag+(aq) + I-(aq)
KsAgI= [Ag+][I-] [I-] =
b)
[Pb2+]=
PbI2 (s) Pb
c)
2+
n Pb 2 +
V
(aq)
[ Hg 22+ ]=
=
+2
g Pb 2 +
PA Pb × V
I-(aq)
n Hg 2 +
2
V
=
[Hg 22+ ]
=
PA Pb
PA Ag × V
=
g / l Ag +
g Hg 2 +
2
PM Hg 2 + × V
=
PA Ag
K PS AgI
+
[Ag ]
=
=
0,1
= 9,3 × 10 −4 M
107,868
8,5 × 10 −17
9,3 × 10
−4
= 9,2 × 10 −14 M
0,1
= 4,8 × 10 − 4 M
207,19
- 2
-
KPS PbI2= [Pb ][I ] [I ] =
Hg2I2 (s) Hg 22+ (aq)+ 2 I-(aq)
K PS Hg 2I 2
g / l Pb 2 +
2+
2
[I-] =
=
V
=
g / l Hg 2 +
2
2PA Hg
=
8,7 × 10 −9
=
= 4,2 × 10 −3 M
2+
−4
[Pb ]
4,8 × 10
K PS PbI2
0,1
= 2,5 × 10 − 4 M
2 × 200,59
KPS Hg2I2= [Hg 22+ ] [I-]2 4,5 × 10 -29
= 4,2 × 10 −13 M
−4
2,5 × 10
5) La f.e.m. della seguente pila a concentrazione è pari a 0,40 V.
Pt, H2 p =1,0 atm[H+]=x CH3COOH 0,10 M; CH3COONa 0,20 M  Pt, H2 p=1,5 atm
Sapendo che per l’acido acetico CH3COOH Ka=1,8 x 10-5, calcolare il pH della soluzione del
semielemento di sinistra.
+
-
In entrambi i poli: 2 H3O + 2e → H2 (g) + 2 H2O
E° H3O+/H2=
EH3O+/H2=
0
[H 3 O + ] 2
0,059
log
2
PH 2
Polo + E’ una soluzione tampone (CH3COOH, un acido debole; CH3COONa suo sale con base forte)
CH3COONa CH3COO- + Na+
CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+
cS
Ka =
cA
[CH 3 COO − ][H 3 O + ] c S [H 3 O + ]
=
[CH 3 COOH]
cA
[H 3 O
+
cS
] = Ka
c A 0,1 × 1,8 × 10 −5
=
= 9 × 10 −6 M
0,2
cS
[H 3 O + ]2+ 0,059
0,059
(9 × 10 −6 ) 2
E+ =
log
=
log
-0,304 V
2
PH 2 +
2
1,5
Epila = E+- E- E- = E+- Epila= -0,304-0,40= -0,704 V
[H 3 O + ] 2−
0,059
E-=
log
= 0,059 log[H3O+]-= -0,059 pH
2
PH 2 −
pH=-
E−
0,704
=11,9
=
0,059 0,059
6) In un recipiente vuoto è stata introdotta una certa quantità di HI. Successivamente il recipiente
viene riscaldato, finché, ad una data temperatura, avviene la seguente reazione:
2 HI(g) H2 (g) + I2 (g)
e si trova che la pressione totale nel recipiente è 0,50 atm e la pressione parziale di H2 è 0,050 atm.
Calcolare il grado di dissociazione (α) e la costante di equilibrio KP alla temperatura data.
reazione
n. moli all’equilibrio
PI2=PH2= xH2Ptot=
PHI = xHIPtot =
KP=
PH 2 PI2
2
PHI
=
2 HI H2 + I2
n°(1-α) n°α/2
n°α/2
n °α / 2
Ptot = α/2 Ptot = 0,050
n°
α =2
totale n°
PH 2
Ptot
=
2 × 0,050
= 0,20
0,50
n °(1 − α)
Ptot = (1-α) Ptot=(1-0,2)0,50= 0,40 atm = Ptot - PI2-PH2
n°
(0,05) 2
= 1,56 × 10 −2
2
(0,4)